Nova manga háptica em malha simula toque realista

Dispositivos táteis vestíveis, que fornecem feedback baseado em toque, podem proporcionar experiências mais realistas em realidade virtual, auxiliar na reabilitação e criar novas oportunidades para comunicação silenciosa. Atualmente, a maioria desses dispositivos depende de vibração, já que a sensação ao toque baseada em pressão normalmente exige que os usuários usem exoesqueletos rígidos ou outras estruturas volumosas.

Agora, pesquisadores da Stanford Engineering projetaram uma manga de malha confortável e flexível, chamada Haptiknit, que pode fornecer feedback tátil realista baseado em pressão. Seu design, publicado em 18 de dezembro em Robótica Científicamostra que a pressão pode ser mais eficaz do que a vibração para algumas aplicações e é o primeiro passo em direção a uma nova categoria de dispositivos hápticos.

“Um dispositivo como este abre muitas novas possibilidades para interfaces de usuário – como vivenciamos ambientes virtuais, como vivenciamos a comunicação remota”, disse Allison Okamura, professor de engenharia Richard W. Weiland em Stanford e autor sênior do artigo. “É muito mais leve, fácil de usar e confortável.”

Uma solução de malha

Okamura e seus colegas projetaram um sistema pneumático alimentado por bateria com atuadores de pressão que eram essencialmente pequenas bolsas infláveis ​​que podiam ser rapidamente preenchidas com ar. Mas eles precisavam de uma maneira de segurar essas bolsas contra a pele sem usar um exoesqueleto desajeitado.

“Se você colocar ar em um balão próximo à sua pele, mas não o fixar ali, ele se expandirá em todas as direções”, disse Cosima du Pasquier, pesquisadora de pós-doutorado em Stanford e primeira autora do artigo. “Você vai desperdiçar a maior parte do potencial de inflação.”

Du Pasquier, que faz roupas por hobby, percebeu que o tecido de malha pode ser a resposta. Os pesquisadores projetaram um tecido macio que seria rígido em algumas áreas – criando um suporte inflexível para manter os atuadores de pressão contra a pele – e flexível quando necessário para permitir movimento e conforto.

Eles trabalharam com uma equipe do Soft Assembly Lab do MIT para fabricar o protótipo da manga Haptiknit em uma máquina de tricô, com espaço para oito atuadores dispostos em duas fileiras.

A maior parte da manga era tricotada de náilon e algodão, mas as áreas que sustentavam cada atuador também incluíam uma fibra termoplástica. Feito o tricô, os pesquisadores usaram o calor para derreter as fibras termoplásticas e fazer com que elas endurecessem, enrijecendo essas áreas.

“Um desafio no campo da robótica suave é como unir algo duro e algo macio – eles tendem a delaminar”, disse Okamura. “Mas colocar essas fibras no tricô faz uma transição totalmente perfeita das partes duras para as macias, porque é um tecido contínuo.”

Os pesquisadores testaram o protótipo Haptiknit com 32 usuários. Eles descobriram que as pessoas podiam discernir com mais precisão a localização dos toques individuais dos atuadores de pressão do que de um dispositivo vibracional organizado de forma semelhante.

Okamura e seus colegas também tentaram inflar os atuadores consecutivamente em velocidades diferentes para tentar criar a sensação de um toque agradável, em oposição a toques discretos (ou a sensação potencialmente desagradável de uma aranha subindo pelo braço).

Em geral, os participantes descobriram que indentações mais rápidas e sobrepostas imitavam a sensação de um golpe contínuo – o oposto do que os investigadores descobriram para a vibração.

O terceiro teste consistiu em verificar se os participantes conseguiam reconhecer seis emoções – atenção, gratidão, felicidade, calma, amor e tristeza – transmitidas através de sinais de pressão. Os pesquisadores usaram padrões de toque estabelecidos em pesquisas anteriores e descobriram que os participantes geralmente adivinhavam corretamente a uma taxa superior à do acaso, embora os gestos de “acalmar” e “amar” fossem facilmente confundidos.

Háptica mais confortável

No geral, os participantes consideraram as sensações do Haptiknit tão ou mais agradáveis ​​do que aquelas causadas pelas vibrações. Eles também descreveram a capa do protótipo como confortável e fácil de usar, o que é promissor para usos de longo prazo.

“O que foi particularmente interessante foi que havia uma correlação entre se alguém já havia experimentado um dispositivo háptico antes e a avaliação do conforto de nossa manga”, disse du Pasquier. “Essencialmente, se eles tivessem experimentado outros dispositivos hápticos, eles pontuariam muito mais em nossas mangas.”

Com dispositivos hápticos mais leves e confortáveis, os pesquisadores estão vislumbrando novas oportunidades para transmitir informações através do toque. O Haptiknit poderia ser usado para auxiliar na navegação, comunicação militar e até mesmo no treinamento de cães, disse du Pasquier.

Okamura, du Pasquier e seus colegas estão trabalhando no refinamento e otimização de seus padrões de tricô, bem como na criação de dispositivos em maior escala – talvez até um traje completo – para interações de realidade virtual. Eles também esperam incorporar este trabalho em dispositivos de assistência que possam ajudar as pessoas a se movimentar ou auxiliar na reabilitação.

“Podemos usar isso para começar a testar como as pessoas realmente interpretam e respondem a esse tipo de informação tátil”, disse Okamura.

“Quer o objetivo seja entretenimento, comunicação, treinamento ou assistência física, isso realmente aproxima esses dispositivos vestíveis de coisas que as pessoas podem realmente querer usar em suas vidas cotidianas”.